电子技术ch9时序逻辑电路—80学时
数字电子技术之时序逻辑电路介绍课件
时序逻辑电路的特点
STEP1
STEP2
STEP3
STEP4
存储功能：能够存储 输入信号的状态，并 在一定条件下输出相 应的信号
反馈机制：通过反馈 机制实现对输入信号 的响应和输出信号的 控制
定时功能：能够实现 对输入信号的定时控 制，并在一定条件下 输出相应的信号
设计思路：使用D 触发器构成计数器， 每个D触发器输出 连接到下一个D触 发器的输入
设计步骤：
确定触发器的个数 和类型
设计触发器的连接 方式
编写触发器的逻辑 方程
设计电路的仿真和 测试
设计结果：实现一 个4位二进制计数器， 能够正常计数并输 出正确的计数值
谢谢
设计原则
01
正确性：保证 电路的功能正 确，满足设计 要求
02
简洁性：尽量 减少电路的复 杂度，降低成 本
03
可靠性：保证 电路在各种情 况下都能正常 工作
04
灵活性：便于 修改和扩展， 适应不同的需 求
05
性能优化：提 高电路的速度、 功耗和面积等 性能指标
设计实例
设计要求：实现一 个4位二进制计数 器
04
状态图分析步骤：绘制状态图、分析状态转换、确定输出信号
05
状态图分析优点：直观、易于理解和分析复杂电路
状态表分析法
状态表：描 述时序逻辑 电路状态的 表格
状态转换： 状态表列出 了电路在各 种输入条件 下的状态转 换关系
状态方程： 描述状态转 换关系的数 学方程
状态图：用 图形方式表 示状态转换 关系的方法
组合逻辑电路与时序 逻辑电路的区别：组 合逻辑电路只对当前 的输入信号进行响应， 而时序逻辑电路对过 去的输入信号和当前 的输入信号进行响应。
《数字电路》课程教学大纲
《数字电路》课程教学大纲课程编号：课程名称：数字电子技术基础总学时数：80 理论教学学时：60实验教学学时：20前修课程为高等数学，普通物理，电路分析，模拟电路。
后续课程有CPLD，数字信号处理，单片计，通讯原理等一、课程的任务与目的本课程是计算机科学和电子信息工程技术专业的一门专业基础课程。
主要任务是：1．系统的介绍数字系统的数学工具阐述数字系统的基本设计和分析方法。
2．通过数字电路的学习给后面的课程打下一定的理论和实践基础。
3．通过基本理论的学习掌握一定的数字系统的设计方法，及常用器件的应用，再结合实验、培养学生有一定的设计能力。
主要内容有：数制及转换，逻辑代数的公式、定理，逻辑函数的化简方法。
半导体二极管、三极管、MOS管的开关特性。
CMOS、TTL集成逻辑门。
组合逻辑电路的基本分析和设计方法。
加法器、比较器、编码器和译码器，数据选择器和分配器。
基本、同步、主从、边沿触发器、时钟触发器功能分类及转换。
时序电路的基本分析和设计方法。
计数器、寄存器、读/写存储器、只读存储器、序列脉冲发生器。
多谐振荡器，、施密特触发器。
数模、模数转换器。
教学重点与难点：教学重点是：逻辑代数的基本概念、公式、定理，逻辑函数的化简方法。
各种门电路的逻辑功能，两种集成逻辑门的电气特性。
各类触发器的逻辑功能及触发方式。
组合、时序电路的分析、设计方法。
常用典型组合、时序电路的功能、特点和应用。
典型中、大规模集成电路器件的功能和应用。
多谐、施密特、单稳的特点、功能、参数及应用。
数模、模数转换器的典型电路原理、输出量与输入量间的定量关系，特点、参数。
教学难点：逻辑代数的公式、定理的正确应用，逻辑函数化简的准确性。
集成逻辑门的电气特性。
组合、时序电路的设计。
触发器的触发方式以及脉冲产生，整形电路、数模、模数转换电路的工作原理。
采用的教学方法：课堂、实验、课程设计等相结合教材名称：电子技术基础数字部分康华光主编高等教育出版社2000年6月（第四版）主要参考书：１．高教出版社《数字电子技术基础》（四版）阎石编2．《数字电子技术基础》周良权高教出版社3．《数字电子技术基础简明教程》（第二版）余孟尝4．《数字电子技术基础》(第四版) 阎石高教出版社教学基本要求：第一章数字逻辑基础一、教学要求：1）掌握十、二、十六进制和8421码及其相互转换，了解八进制，余三码，GRAY和ASC Ⅱ码。
第九章 时序逻辑电路
河南师范大学物理与电子工程学院 13
左移
第九章
右移
集成组件74LS194就是这样的多功能移位寄存器。
工作方式 控制
VCC QA QB QC QD CP S1 S0
16 15
QA CLR
14
QB
13 12 11
QC QD CP
10
S1 S0 L
9
74LS194
A
R
B
C
D
1
CLR
2
R
3
A
4
B
5
C
Q0
0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Q0
1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0 0
第九章
河南师范大学物理与电子工程学院 25
3. 用波形图显示状态转换关系
CP Q0 Q1 Q2
注意：各触发器均在CP的下降沿翻转。
数
据
预
臵
A3
A2
A1
A0
存数脉 冲 LOAD
&
串行输 出
清零 脉冲 CLR
SD Q3 D Q RD
&
&
&
SD 0
1
四位并入 - 串出 的左移寄存器
Q2 D
Q
Q1 D Q
Q0 D Q CP
第九章
下面将重 点讨论 兰 设A3A2A1A0 ＝ 1011，在存数脉冲作用下， 颜色的 那 并行输入数据，使 Q3Q2Q1Q0 ＝ 部分电路的 1011 。 工作原理。
1011
用波形图表示如下：
电子技术基础第7章时序逻辑电路课件
7.2 防止空翻的触发器
7.2.1 主从型JK触发器
3.主从触发器的一次翻转问题 由于主从JK触发器存在“一次变化”问题，在CP脉冲为高电平期间，如果JK端出现 一定宽度的正向干扰。因此，在使用主从JK触发器时，一般要求在CP=1期间，JK的状态 保持不变;若需要改变J、K的状态，应在CP=0期间进行。
2.集成D触发器
D触发器74HC74
7.3 集成触发器
7.3.2 触发器的时间参数
1.最高时钟频率fmax 2.传输延迟时间 3.建立时间tset 4.保持时间th
7.4 二进制计数器 7.4.1 异步二进制计数器
1.异步二进制加法计数器
异步二进制加法计数器原理图
7.4 二进制计数器 7.4.1 异步二进制计数器
7.2 防止空翻的触发器 7.2.2 边沿触发器
2.负边沿JK触发器 （1）电路组成及逻辑符号
负边沿JK触发器
7.2 防止空翻的触发器
7.2.2 边沿触发器 2.负边沿JK触发器 （2）逻辑功能 触发器输出状态的变化发生在CP的下降沿，而次态输出仅取决于CP下降沿到达时到
J、K的状态，时钟的其他时间J、K值都可以变化，因而它的抗干扰能力强。
7.2 防止空翻的触发器 7.2.2 边沿触发器
3.T触发器 把JK触发器的两个输入端J、K接在一起成为一个输入端，并称之为T输入端，就构成 了T触发器
T触发器
7.3 集成触发器 7.3.1 集成触发器的品种和类型
1.集成JK触发器
JK触发器HC76
7.3 集成触发器 7.3.1 集成触发器的品种和类型
4.扭环计数器
扭环计数器
7.5 十进制计数器 7.5.1 同步十进制加法计数器
电子教案《数字电子技术》 第五章(教案)第5章 时序逻辑电路
《数字电子技术》教案第5章时序逻辑电路5.1时序逻辑电路的基本概念1．时序逻辑电路的组成结构时序逻辑电路一般包含组合逻辑电路、存储电路和反馈电路。
其中，反馈电路可以将存储电路的输出状态反馈到组合逻辑电路的输入端，与输入信号共同决定整个电路的输出；存储电路则是将组合逻辑电路的输出状态作为输入信号存储到存储器件中。
存储器件是时序逻辑电路的重要组成部分，常用的存储器件主要有触发器、延迟线和磁性器件等。
如图5-1所示为触发器构成的时序逻辑电路结构框图。
图5-1 触发器构成的时序逻辑电路结构框图2．时序逻辑电路的分类：（1）根据电路状态转换情况的不同，时序逻辑电路可分为同步时序逻辑电路和异步时序逻辑电路。
（2）根据电路中输出变量是否和输入变量直接相关，时序逻辑电路可分为米里型电路和莫尔型电路。
3．时序逻辑电路的状态表和状态图状态转换表和状态转换图：为了清晰地了解时序逻辑电路的逻辑功能和工作情况。
1）状态转换表状态转换表类似于组合逻辑电路的真值表，它是将时序逻辑电路的输入变量、现态变量、次态变量和输出变量写入表格而形成的，因此也称为状态转换真值表。
2）状态转换图状态转换图是用来描述时序逻辑电路的输入变量、现态变量、次态变量和输出变量之间关系的图形。
如图5-2所示为状态转换图示例。
图中的圆圈代表时序逻辑电路的状态，带箭头的线表示电路的状态转移关系，线的侧旁X Z是指引起状态转移的输入条件和相应的输出值。
图5-2状态转换图示例5.2时序逻辑电路的分析方法5.2.1基本RS触发器的电路组成及逻辑符号1．同步时序逻辑电路分析法同步时序逻辑电路中所有触发器的时钟是相同的，所以在分析同步时序逻辑电路时可以不考虑时钟条件，分析步骤一般包括以下几点：（1）根据同步时序逻辑电路确定输入信号和输出信号，并列出各类方程：①输出方程：是指同步时序逻辑电路的输出逻辑表达式，一般为触发器的现态函数。
②驱动方程：由存储电路中各触发器输入端的逻辑表达式组合而成。
数字电路ch9补充时序逻辑电路分析
图2.1电路的时序图
【例2.3】 分析图示时序逻辑电路的逻辑功能， 写出电路的驱动方程、状态方程和输出方程， 画出电路的状态转换图。 解： 首先从给定的电路图写出驱动方程
D1 Q 1 D 2 A Q1 Q 2
(5.2.4)
将式（2.4）代入D触发器的特性方程，得到电路 的状态方程：
y 1 f 1 ( x1 , x 2 , , x i , q 1 , q 2 , , q l ) y f 2 ( x1 , x 2 , , x i , q 1 , q 2 , , q l ) 2 y f ( x , x , , x , q , q , , q ) j 1 2 i 1 2 l j z1 g 1 ( x1 , x 2 , , x i , q 1 , q 2 , , q l ) z g 2 ( x1 , x 2 , , x i , q 1 , q 2 , , q l ) 2 z g ( x , x , , x , q , q , , q ) k 1 2 i 1 2 l k
Z=G[X，Q]
Qn+1=H[Z，Qn]
时序电路的分类
1. 按输出Z（tn）与现态Y（tn）及输入X（tn）的关系分： Z（tn） = F[Y（tn）] 穆尔型（Moore）电路
F[X（tn），Y（tn）]
米利型（Mealy）
2. 从控制时序状态的脉冲源来分： 同步： 存储电路里所有触发器由一个统一 的时钟脉冲源控制 异步：没有统一的时钟脉冲
Q
n 1
(2.1)
②代入JK触发器的特性方程 得
JQ
n
KQ
n
Q 1n 1 Q 2 Q 3 Q 1 n 1 Q 2 Q1 Q 2 Q 1 Q 3Q 2 Q n 1 Q Q Q Q Q 1 2 3 3 2 3
时序逻辑电路总结
时序逻辑电路总结
嘿，朋友们，今天咱们来摆一摆时序逻辑电路这个事儿。
说起时序逻
辑电路，我就想起小时候在乡坝头看那些复杂的机器，虽然那时候不懂啥
子叫电路，但总觉得里面藏了好多秘密，跟变魔术一样。
现在学了这些，
才发现，原来那些“魔术”就是时序逻辑电路在起作用。
你们晓得不，时序逻辑电路跟组合逻辑电路比起来，那可是要复杂多了。
它不光要看当前的输入，还要看过去的输入和电路的状态。
这就像我
们平时做决定，不光要考虑现在的情况，还要想想以前发生过啥子事，自
己现在是个啥子状态。
这种“记忆”功能，让时序逻辑电路在处理复杂问
题时，显得格外得力。
说到时序逻辑电路里的“记忆”，那就不得不提触发器这个关键角色了。
触发器就像是电路里的小脑袋，它能记住之前的信息，并根据这些信
息来决定下一步怎么做。
每次看到触发器在电路里忙忙碌碌地工作，我就
觉得它们像是在跳一种特殊的舞蹈，每一步都充满了节奏感和逻辑性。
最后，我想说的是，时序逻辑电路虽然复杂，但只要我们用心去学，
就一定能发现它的美。
它不仅仅是一堆冷冰冰的电子元件，更是我们人类
智慧的结晶。
每次解决了一个电路问题，我就像是解开了一个谜题，心里
头那种成就感，简直比吃了火锅还要爽！
好了，今天就跟大家摆到这里，希望你们在学习时序逻辑电路的时候，也能像我一样，发现其中的乐趣和美好。
咱们下次再见！。
时序电路和逻辑电路
时序电路和逻辑电路时序电路和逻辑电路是数字电路中两个重要的概念。
它们在数字系统中起着至关重要的作用，用于处理和控制数字信号的传输和处理。
本文将介绍时序电路和逻辑电路的基本概念、特点和应用。
一、时序电路时序电路是指根据时钟信号来控制电路的工作状态和输出的电路。
时序电路中的各个组件按照时钟信号的脉冲来进行同步操作，从而实现对数据的处理和控制。
时序电路的关键是时钟信号的稳定性和精确性，它决定了电路的工作速度和可靠性。
时序电路一般由触发器、计数器、锁存器等组成。
触发器是最基本的时序电路元件，它能够根据时钟信号的触发来改变其输出状态。
计数器可以对时钟信号进行计数，实现对计数值的控制和输出。
锁存器可以将输入数据保存在内部，直到时钟信号到来时才将数据输出。
时序电路在数字系统中有着广泛的应用。
例如，计算机中的时序电路用于控制指令的执行和数据的读写，以及各种外设的访问和控制。
时序电路还可以用于数字通信系统中的时分多路复用和解调等。
此外，时序电路还常用于各种测量和控制系统中，如自动化生产线和机器人控制系统等。
二、逻辑电路逻辑电路是指根据输入信号的逻辑关系来进行逻辑运算和转换的电路。
逻辑电路中的逻辑门是最基本的逻辑元件，它可以实现逻辑运算的功能，如与门、或门、非门等。
逻辑电路还可以通过多个逻辑门的组合来实现复杂的逻辑运算，如加法器、减法器、多路选择器等。
逻辑电路的输入和输出信号只有两个取值，通常表示为0和1。
0表示低电平或逻辑假，1表示高电平或逻辑真。
逻辑电路根据输入信号的取值进行逻辑运算，然后将结果输出。
逻辑电路的基本特点是具有确定的逻辑关系和固定的逻辑功能。
逻辑电路在数字系统中有着广泛的应用。
例如，计算机中的逻辑电路用于实现算术运算、逻辑运算和控制运算等。
逻辑电路还可以用于数字信号处理系统中的滤波、编码和解码等。
此外，逻辑电路还常用于各种数字显示和计数器等。
三、时序电路与逻辑电路的关系时序电路和逻辑电路在数字系统中密切相关，二者相互依赖、相互作用。
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0
D Q3 Q
D Q2 Q
D Q1 Q
D Q0
串行 输出
Q
CP
移位 脉冲
D0 ＝ 0 D1 ＝ Q0 D2 ＝ Q1 D3 ＝ Q2
D0 ＝ Q1 D1 ＝ Q2 D2 ＝ Q3 D3 ＝ 0
(5-14)
四位串入 - 串出 的左移寄存器：
D0 ＝ L D1 ＝ Q0 D2 ＝ Q1 D3 ＝ Q2
FF
FF
FF
FF
并入－并出
(5-10)
数据预置
A3
A2
A1
A0 存数 脉冲
LOAD
&
&
&
&
串行 输出
SD
Q 3
D
Q2 D
Q1 D
0
Q0 D
Q
清零
Q
脉冲 RD
Q
Q
CP 移位
CLR 四位串入 - 串出的左移寄存器 脉冲
初始状态： 设A3A2A1A0 ＝ 1011
在存数脉冲作用下，也有
＝ Q3Q2Q1Q0 1011 。
“L”即 需左移的 输入数据
四位串入 - 串出
的右移寄存器：
D0 ＝ Q1 D1 ＝ Q2 D2 ＝ Q3 D3 ＝ R
“R”即 需右移的 输入数据
双向移位寄存器的构 成：
只要设置一个控制端S， 当S＝0 时左移；而当S ＝1时右移即可。
D0 = SL ＋ SQ1 D1 = SQ0 ＋ SQ2 D2 = SQ1 ＋ SQ3 D3 = SQ2 ＋ SR
Q1 D Q
0
Q0 D
Q
CP 移位 脉冲
用波形图表示如下：
CP Q0 1 0 0 0 0 0 Q1 1 1 0 0 0 0 Q2 0 1 1 0 0 0 Q3 1 0 1 1 0 0
(5-13)
四位串入 - 串出的左移寄存器：
串行 输出
Q
3
D
Q
Q2 D Q
Q1 D Q
0
Q0 D
Q
CP 移位 脉冲
四位串入 - 串出的右移寄存器：
(5-4)
2、时序逻辑电路的类型
米利型和穆尔型
P251
(5-5)
3、时序逻辑电路的功能描述
１）逻辑方程 ２）状态转移表 ３）状态图 ４）时序图
P252
(5-6)
4、时序逻辑电路的一般分析方法：P253
(5-7)
寄存器
寄存器是计算机的主要部件之一， 它用来暂时存放数据或指令。
1 数码寄存器
Q3
电子技术ch9时序逻辑电路—80学时
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第九章 时序逻辑电路 §9.1 概述 §9.2 寄存器 §9.3 计数器的分析
§9.4 计数器的设计*
§9.5 计数器的应用举例
(5-2)
概述
１、时序逻辑电路的特点
在数字电路中，凡是任一时刻的 稳定输出不仅决定于该时刻的输入， 而且还和电路原来的状态有关者，都 叫做时序逻辑电路，简称时序电路。
0
功
能
直接清零
1
00
保持
1
0 1 右移(从QA向右移动)
1
1 0 左移(从QD向左移动)
1
11
并入
(5-17)
3 寄存器应用举例
例：数据传送方式变换电路
D6
并 D5
行 D4
输 入
D3 D2 D1
D0
数 据变 传换 送电 方路 式
串行输出
1.实现方法: (1). 因为有7位并行输入， 故需使用两片74LS194；
集成组件 电路 74LS194就是这样的 多功能移位寄存器。
(5-15)
实验芯片 VCC QA QB QC QD CP S1 S0
16 15 14 13 12 11 10 9
QA QB QC QD CP S1
CLR 74LS194 S0
RABCDL
1 2 3 456 78
CLR R A B C D L GND
串行输出
S0 QA2QB2QC2QD2
S1 CP2
74LS194 (2)
R2 A2 B2 C2 D2
CP
移位
脉冲
+5V D0 D1 D2
D3 D4 D5 D6
(5-19)
3.工作效果:
提醒：在电路中，“右移输入”端接 ＋5V。
D0 ＝ 0 D1 ＝ Q0 D2 ＝ Q1 D3 ＝ Q2
下面将重 点讨论 兰 颜色的 那 部分电路 的工作原 理。
(5-11)
串行 输出
Q3 D Q
D0 ＝ 0 D1 ＝ Q0 D2 ＝ Q1 D3 ＝ Q2
Q2 D
Q1 D
0
Q0 D
Q
Q
Q
CP
移位 脉冲
设初态 Q3Q2Q1Q0 ＝ 1011
Q3Q2Q1Q0 D3D2D1D0
右移
左移
串行 并行输入 串行
输入
输入
(5-16)
VCC QA QB QC QD CP S1 S0
16 15 14 13 12 11 10 9
QA QB QC QD CP S1
CLR 74LS194 S0
RABCDL
1 2 3 456 78
CLR R A B C D L GND
CLR CP S1 S0
左移 寄存器
(a)
右移 寄存器
(b)
双向 移位 寄存器
(c)
(5-9)
根据移位数 据的输入－输 出方式，又可 将它分为串行 输入－串行输 出、串行输入 －并行输出、 并行输入－串 行输出和并行 输入－并行输 出四种电路结 构：
FF
FF
FF
FF
串入－串出
FF
FF
FF
FF
串入－并出
FF
FF
FF
FF
并入－串出
时序电路必 然具有记忆功 X .. 能，因而组成 Q 时序电路的基 本单元是触发 器。
组合逻辑电路 . Z ... 存储功能 ... Y
(5-3)
X .. Q
组合逻辑电路 . Z
... 存储功能 ... Y
输出方程： ZnF(Xn,Qn)
驱动方程：YnG(Xn,Qn) 状态方程：Qn1H(Yn,Qn)
1011 0110
0110 1100
1100 1000
1000 0000
0000 0000 0000 0000
(5-12)串Biblioteka 输出Q3D
Q
Q2 D Q
设初态Q3Q2Q1Q0 ＝ 1011
Q3Q2Q1Q0 D3D2D1D0
1011 0110 0110 1100 1100 1000 1000 0000 0000 0000 0000 0000
Q2
Q1
Q0
&
&
&
QQ D
QQ D
QQ D
CLR
A3
A2
A1
四位数码寄存器
&
QQ D
A0
取数 脉冲
接收 脉冲 ( CP )
(5-8)
2 移位寄存器
所谓“移位”，就是将寄存器所存各 位 数据，在每个移位脉冲的作用下，向左 或向右移动一位。根据移位方向，常把它 分成左移寄存器、右移寄存器 和 双向移位 寄存器三种：
(2). 用最高位QD2作为它 的串行输出端。
(5-18)
2.具体电路:
CLR 0
1
1
1
1
&
CP
S1 S0
功
能
直接清零
00
保持
01 10 11
右移(从QA向右移动) 左移(从QD向左移动)
并入
G1 +5V
G2
&
启动 脉冲
S0 QA1QB1QC1QD1
S1 CP1
74LS194 (1)
R1 A1 B1 C1 D1